ÁREA: Materiais
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DE COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE SISAL
AUTORES: VENTURA, O.S.P. (UFPA) ; PASSOS, O.S.P. (UFPA) ; LOBO, J.B.A. (UFPA) ; FUJIYAMA, R.T (UFPA)
RESUMO: Uma grande variedade de fibras tem sido utilizada como reforço de matrizes à base de cimento devido à sua capacidade de renovação, baixo custo e consumo de energia para sua produção. A finalidade do reforço de um material com fibras é a de melhorar as propriedades desse material que por si só não seria adequado para o uso na engenharia. O principal objetivo deste trabalho é determinar através de experimento as características mecânicas do compósito de matriz cimentícia reforçada com fibra de sisal, adicionada porcentagem de 1% da fibra à massa de cimento. O tipo de ensaio realizado para a caracterização do material foi de flexão em três pontos, seguindo as recomendações da norma RILEM 49, onde investigou-se a influência do volume de fibras nos compósitos, resultando melhora no ensaio.
PALAVRAS CHAVES: compósito, cimento, matriz, fibras.
INTRODUÇÃO: Fibras naturais, como sisal, coco, juta, e fibras de celulose constituem excelente alternativa para uso como elemento de reforço de matrizes frágeis, devido à sua abundância, baixo custo e consumo de energia para sua produção.
A partir do conhecimento que o material cimento-amianto trouxe riscos à saúde, a engenharia voltou a preocupar-se em estudar e desenvolver novos componentes para a sua substituição. Os compósitos de argamassa reforçados com fibras naturais surgem, então, como um desafio e, ao mesmo tempo, como solução, para se combinar materiais de construção não convencionais com as técnicas de construção tradicionais.
Uma maneira eficiente de conferir a essas argamassas maior resistência à tração, ao impacto e à fadiga, além de tenacidade e ductilidade, é a adição de fibras curtas à mistura. (TEZUKA, 1999), estudou as características do concreto armado com fibras naturais, como as de coco, juta, de sisal, etc. Segundo o autor, na produção de chapas para uso em coberturas e paredes de baixo custo, o volume ótimo e o comprimento adequado para a grande maioria das fibras naturais estão ao redor de 3mm e 25 mm respectivamente.
Este estudo tem como objetivo analisar os compósitos de argamassa reforçados com fibras naturais através das propriedades mecânicas obtidos nos ensaios de flexão em três pontos. A flexão é o esforço que se caracteriza por induzir numa peça tensões de compressão numa parte de uma secção transversal e tensões de tração na parte restante. Abordaremos aqui, o ensaio de flexão que é utilizado para materiais com características frágeis, que é o ensaio de resistência à ruptura transversal.
MATERIAL E MÉTODOS: PROCEDIMENTO PARA PREPARAR O MATERIAL COMPÓSITO
Os materiais utilizados para confecção do compósito (cimento, areia, água e fibra) foram devidamente preparados antes da pesagem, as fibras de sisal foram cortadas em comprimentos iguais a 45 mm para cada tipo de ensaio e mistura. Os materiais constituintes assim preparados foram levados a uma argamassadeira com capacidade da cuba de 5 L, dando inicio ao processo de mistura. Inicialmente , foram misturados o cimento, areia seca e fibra vegetal de sisal seca, em seguida adicionado água, controlada para alcançar uma boa plasticidade para a massa, chegando a uma mistura bem homogênea. A figura 1 mostra o momento da mistura dos constituintes.
Nessa técnica de mistura a relação cimento/areia em peso usada foi 1:2 segundo (SARMIENTO e FREIRE, 1996). Também, foi definido a porcentagem em peso da fibra em relação a mistura do compósito de 1% e a relação água/cimento foi trabalhada na faixa de 0,5% a 0,7%, baseado nas literaturas.
PROCEDIMENTO PARA FABRICAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA PARA ENSAIO DE FLEXÃO
A preparação das peças para fabricação dos corpos de prova para ensaio de flexão foram baseadas em parâmetros conforme Norma RILEM que trata de matrizes cimentícias e fibras vegetais . Para os ensaios de flexão em três pontos foram confeccionados moldes de madeira de seção retangular de 100 mm x 25 mm x 300 mm como mostra na Figura 2.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: CORPO DE PROVA SEM FIBRA
Os corpos de prova sem reforço com fibra apresentaram ruptura frágil, com comportamento explosivo. Na figura 3 mostra o corpo de prova matriz depois do ensaio de flexão.
CORPO DE PROVA COM FIBRA
A figura 4 ilustra o detalhe da fissuras no corpo de prova, caracterizada pela abertura de uma única fissura. No caso de compósitos com fibras curtas de baixo módulo, a baixa aderência fibra-matriz é um fator que contribui ainda mais para má transferência de tensões.
Foi importante a adição das fibras no desempenho do material sob flexão, após a fissuração da matriz a figura 5 mostra a curva com melhor desempenho, pois, ao contrario da curva ilustrada na figura 6, os compósitos não sofrem ruptura brusca e ainda continuam suportar carga depois do ponto de carga máxima, apresentando grande deformação.
CONCLUSÕES: Os corpos de prova sem reforço apresentaram uma ruptura frágil, com comportamento explosivo, onde a carga máxima coincide com iniciação da trinca e a fratura instável.
Os compósitos reforçados com fibras apresentaram um desempenho satisfatório, havendo um comportamento próximo no valor da carga máxima dos corpos de prova sem ou com adição de 1% de fibra como reforço. E quanto a deformação, as fibras funcionam como ponte de transferência de tensões quando solicitada ao carregamento, proporcionando ao compósito maior capacidade de deformação.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: (1)- RILEM THECNICAL COMMITIEE 49 TFR. Testing methods for fibre reinforced cement-based composites., Matériaux et constructions , V 17, N. 102, Nov/Dez, 1984.
(2)– SARMIENTO, C. R. e FREIRE, W. J. 1996. Tratamentos aplicados ao bagaço de cana-deaçúcar visando sua utilização para fins de material de construção. In: Workshop reciclagem e reutilização de resíduos como material de construção civil. p. 132-137.
(3)- TEZUKA, Y.1999. Concreto armado com fibras. ABCP, 2ª ed., São Paulo.
